CN117025083A - 一种环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法，属于涂料制备技术领域；一种环保型聚氨酯防水涂料，按重量份计，包括以下组分：聚醚多元醇20‑40份；异氰酸酯20‑40份；增塑剂6‑10份；光稳定剂1‑3份；γ‑氨丙基三乙氧基硅烷2‑5份；重钙15‑25份；除水剂1‑2份；消泡剂1‑2份；分散剂1‑3份。本发明提供的环保型聚氨酯防水涂料，具有VOCs排放量低，能够在基体表面及复合涂层中表现出良好的附着性以及耐人工气候老化性，生产安全性高低，解决了传统涂料VOCs释放量大，造成环境污染严重的技术问题；添加合适的增塑剂、光稳定剂、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、重钙、除水剂、消泡剂、分散剂，在各助剂的共同作用下进一步提高涂料的综合性能，显著提升防护功效，且符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯涂料是较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。
双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物(也叫低分子氨基甲酸酯聚合物)和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是很有发展前途的一类涂料品种。主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪漆、电子涂料、特种涂料、聚氨酯防水涂料等。缺点是施工工序复杂，对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。
单组分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮气固化聚氨酯涂料、封闭型聚氨酯涂料等品种。应用面不如双组分涂料广，主要用于地板涂料、防腐涂料、预卷材涂料等，其总体性能不如双组分涂料全面。
涂料在日常生产和生活中应用十分广泛。目前常用的聚氨酯防水涂料基本原材料为：聚醚、石蜡、填料、分散剂、异氰酸酯、催化剂、芳烃溶剂、固化剂、改性剂。在密封条件下施工过程时，会产生轻微刺鼻难闻的有害味道，大大影响了这类产品的应用和推广。
因此，亟需提供一种环保型聚氨酯防水涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种环保型聚氨酯防水涂料，具有VOCs排放量低，能够在基体表面及复合涂层中表现出良好的附着性以及耐人工气候老化性，生产安全性高低，解决了传统涂料VOCs释放量大，造成环境污染严重的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种环保型聚氨酯防水涂料，按重量份计，包括以下组分：
优选地，所述聚醚多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇中的至少一种。
优选地，所述的聚醚三元醇选自德信SEP-330N、烟台万华F3135、蓝星东大EP-330N、天津三石化TEP-330N中的一种或几种；所述的聚醚二元醇选自德信SE-220E、烟台万华2020E、蓝星东大DL2000D、天津三石化TDB-2000中的一种或几种。
优选地，所述聚醚多元醇的分子量为2000-5000；
优选地，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇或聚醚三元醇，优选地，所述聚醚三元醇为聚醚三元醇EP-330N分子量5000，羟值32.5-35.5，蓝星东大化工有限公司；所述聚醚二元醇为聚醚二元醇DL-2000D分子量2000，羟值54.5-57.5，蓝星东大化工有限公司。
优选地，所述异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯中的至少一种；优选的，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；所述芳香族异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的至少一种。
优选地，所述的异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种；
优选的，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯；优选的，所述的二苯基甲烷二异氰酸酯选自MDI 100L万华化学。
优选地，所述异氰酸酯与所述聚醚多元醇的重量份比为3：(2-4)；优选地，所述氰酸酯与所述聚醚多元醇的重量份比为1:1。
优选地，所述光稳定剂与增塑剂的重量份比为1：(2-4)；
优选地，增塑剂包括氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、柠檬酸酯类增塑剂、植物油酯类增塑剂、葵二酸酯类增塑剂和聚醚多元醇中的至少一种；
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和/或氯化石蜡；优选的，所述增塑剂为DINP增塑剂，广州启华化工。
优选地，所述光稳定剂为巴斯夫的TINUVIN 783、巴斯夫的TINUVIN791、巴斯夫的TINUVIN XT833、广思远的UV-292中的一种或多种；
优选的，所述光稳定剂为巴斯夫的TINUVIN 783。
优选地，所述分散剂选自磷酸盐类分散剂、多元酸均聚物分散剂和多元酸共聚物分散剂中的至少一种；
优选地，所述的分散剂为陶氏的731A。
优选地，所述消泡剂选自矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂和醚类消泡剂中的至少一种。
优选地，所述消泡剂为诺普科的SN154、巴斯夫的A10，诺普科的NXZ中的至少一种；
优选的，所述消泡剂为巴斯夫的A10。
优选地，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷为硅烷偶联剂KH-550,广州市中杰新材料有限公司；
优选地，所述重钙粒径为600-800目；
优选的，所述重钙粒径为800目，东莞市广硕化工有限公司；
优选地，所述除水剂为双(2,6-二异丙基苯)碳二亚胺，广州市寅源新材料股份有限公司。
本发明的环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份计，向搅拌机中加入聚醚多元醇、异氰酸酯、除水剂、增塑剂、光稳定剂以及分散剂，在200-400r/min下持续15-25min得到第一混合物；
(2)按重量份计，向第一混合物中加入重钙，在400-600r/min下持续20-30min，然后在800-1000r/min下持续45-55min得到第二混合物；
(3)按重量份计，将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、消泡剂加入真空搅拌机中，并加入第二混合物，在500-700r/min下持续5-15min得到所述环保型聚氨酯防水涂料。优选地，所述真空搅拌机为GFJZ-500L，佛山市霍驰化工设备有限公司。
本发明具有如下有益效果
本发明提供的环保型聚氨酯防水涂料，具有VOCs排放量低，能够在基体表面及复合涂层中表现出良好的附着性以及耐人工气候老化性，生产安全性高低，解决了传统涂料VOCs释放量大，造成环境污染严重的技术问题；添加合适的增塑剂、光稳定剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、重钙、除水剂、消泡剂、分散剂，在各助剂的共同作用下进一步提高涂料的综合性能，显著提升防护功效，且符合环保要求。
具体实施方式
下面结合实施方式和实施例，对本发明作进一步详细的说明。应理解，这些实施方式和实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，提供这些实施方式和实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。还应理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式和实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。此外，在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为充分地理解，应理解，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述实施方式和实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
术语
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本文中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。如果一个技术方案中出现多处“优选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“优选”各自独立。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。应当理解，当对物质的化学成分进行限定式描述时，该物质中可以带有以通常含量存在的杂质，包括但不限于因制备过程而不可避免地被引入的杂质。
本发明中，涉及到数值区间(也即数值范围)，如无特别说明，可选的数值分布在上述数值区间内视为连续，且包括该数值范围的两个数值端点(即最小值及最大值)，以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，在本文中，相当于直接列举了每一个整数，比如t为选自1～10的整数，表示t为选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10构成的整数组的任一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并这些范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明实施例和对比例所用原材料如下：
聚醚多元醇1：醚三元醇EP-330N分子量5000，羟值32.5-35.5，蓝星东大化工有限公司
聚醚多元醇2：聚醚二元醇DL-2000D分子量2000，羟值54.5-57.5，蓝星东大化工有限公司
异氰酸酯：二苯基甲烷二异氰酸酯MDI 100L万华化学
增塑剂：DINP增塑剂，广州启华化工
光稳定剂1：巴斯夫的TINUVIN 783
光稳定剂2：巴斯夫的TINUVIN791
光稳定剂3：广思远的UV-292
γ-氨丙基三乙氧基硅烷：硅烷偶联剂KH-550,广州市中杰新材料有限公司重钙1：重钙，东莞市广硕化工有限公司粒径800目
重钙2：重钙，广西贺州市华鸿新材料有限公司粒径200目
除水剂：双(2,6-二异丙基苯)碳二亚胺，广州市寅源新材料股份有限公司消泡剂1：巴斯夫A10
消泡剂2：诺普科SN154
消泡剂3：诺普科NXZ
分散剂：陶氏731A
真空搅拌机：GFJZ-500L，佛山市霍驰化工设备有限公司
实施例和对比例环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法：
(1)按重量份计，向搅拌机中加入聚醚多元醇、异氰酸酯、除水剂、增塑剂、光稳定剂以及分散剂，在300r/min下持续20min得到第一混合物；
(2)按重量份计，向第一混合物中加入重钙，在500r/min下持续25min，然后在900r/min下持续50min得到第二混合物；
(3)按重量份计，将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、消泡剂加入真空搅拌机中，并加入第二混合物，在600r/min下持续10min得到所述环保型聚氨酯防水涂料。
各项测试方法：
(1)拉伸强度、低温弯折性、人工气候老化1000h后拉伸强度保持率、人工气候老化1000h后低温弯折性、挥发性有机化合物(VOC)/g/L(测试标准GB/T19250-2013)；
(2)耐人工气候老化性：(测试标准GB/T 14522-2008)。
表1：实施例1-6环保型聚氨酯防水涂料各组分含量(重量份)及测试结果。
从实施例1-2可以得出，聚醚三元醇EP-330N和聚醚二元醇DL-2000D作为多元醇制得的环保型聚氨酯防水涂料都能达到理想的效果，具备较好的拉伸强度和低温弯折性能，且人工气候老化1000h后拉伸强度保持率以及低温弯折性能都能够很好的保持，挥发性有机化合物较低，耐人工气候老化性较好；同时可以看出，当聚醚多元醇为聚醚三元醇EP-330N时，效果更好；
从实施例1、以及实施例3-6可以得出，当异氰酸酯与聚醚多元醇的重量份比为3：(2-4)时，环保型聚氨酯防水涂料综合效果更好，当异氰酸酯与聚醚多元醇的重量份比为1:1时，环保型聚氨酯防水涂料综合效果最好；
表2：实施例7-14环保型聚氨酯防水涂料各组分含量(重量份)及测试结果
从实施例1以及实施例7-9可以得出，当光稳定剂与增塑剂的重量份比为1：(2-4)时，环保型聚氨酯防水涂料综合效果更好，
从实施例1以及实施例10可以得出，当重钙的粒径为800目时，聚氨酯防水涂料综合效果更好；当重钙的粒径为200目时，环保型聚氨酯防水涂料的低温弯折性较差，容易出现裂纹，且人工气候老化1000h后，拉伸强度保持率较低；
从实施例1、11、12可以得出，当光稳定剂为巴斯夫的TINUVIN 783、巴斯夫的TINUVIN791以及广思远的UV-292时，环保型聚氨酯防水涂料的综合效果较好，当光稳定剂为巴斯夫的TINUVIN 783时，效果更优；
从实施例1、13、14可以得出，当消泡剂为巴斯夫A10、诺普科SN154以及诺普科NXZ时，环保型聚氨酯防水涂料的综合效果较好，当消泡剂为巴斯夫A10时，效果更优；
表3：对比例1-7环保型聚氨酯防水涂料各组分含量(重量份)及测试结果
从对比例1和对比例2可以得出，当聚醚多元醇添加量过多或过少，都会大幅降低拉伸强度，影响环保型聚氨酯防水涂料的综合效果；从对比例3-5可以得出，增塑剂和光稳定剂的添加比例不在范围内或缺少其中一种时，都会影响环保型聚氨酯防水涂料的综合效果；从对比例6和对比例7可以得出，缺少除水剂和分散剂或者缺少γ-氨丙基三乙氧基硅烷和消泡剂，都会影响环保型聚氨酯防水涂料的综合效果。
Claims (10)
1.一种环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇的分子量为2000-5000。
4.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯中的至少一种；优选的，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；所述芳香族异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述异氰酸酯与所述聚醚多元醇的重量份比为3：(2-4)。
6.根据权利要求1:所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述光稳定剂与增塑剂的重量份比为1：(2-4)。
7.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，增塑剂包括氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、柠檬酸酯类增塑剂、植物油酯类增塑剂、葵二酸酯类增塑剂和聚醚多元醇中的至少一种；优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和/或氯化石蜡。
8.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述光稳定剂为巴斯夫的TINUVIN 783、巴斯夫的TINUVIN791、巴斯夫的TINUVIN XT833、广思远的UV-292中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述分散剂选自磷酸盐类分散剂、多元酸均聚物分散剂和多元酸共聚物分散剂中的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的环保型聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份计，向搅拌机中加入聚醚多元醇、异氰酸酯、除水剂、增塑剂、光稳定剂以及分散剂，在200-400r/min下持续15-25min得到第一混合物；
(2)按重量份计，向第一混合物中加入重钙，在400-600r/min下持续20-30min，然后在800-1000r/min下持续45-55min得到第二混合物；
(3)按重量份计，将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、消泡剂加入真空搅拌机中，并加入第二混合物，在500-700r/min下持续5-15min得到所述环保型聚氨酯防水涂料。
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